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1.外文翻譯
機械加工零件的工藝及夾具設計
摘 要:本文對機械加工零件的結構和工藝進行了分析,確定了機械加工工藝路線,夾具在機械加工中所占的地位和重要性,以及夾具設計。隨著科學的日益發(fā)展進步和國家產業(yè)政策的調整,工程機械行業(yè)已成為沒有政策壁壘的完全競爭行業(yè)
關鍵詞:技術背景/發(fā)展趨勢/工序/定位方案
1 機械加工歷史背景及其意義
機械制造業(yè)是一個古老而永遠充滿生命力的行業(yè)。隨著現代工業(yè)的發(fā)展,對機械產品的要求越來越高,機械制造工藝也在日新月異地發(fā)展。自新中國成立以來,我國的制造技術與制造業(yè)得到了長足發(fā)展,一個具有相當規(guī)模和一定技術基礎的機械工業(yè)體系基本形成。改革開放二十多年來,我國制造業(yè)充分利用國內國外兩方面的技術資源,有計劃地推進企業(yè)的技術改造,引導企業(yè)走依靠科技進步的道路,使制造技術、產品質量和水平及經濟效益發(fā)生了顯著變化,為推動國民經濟的發(fā)展做出了很大的貢獻。盡管我國制造業(yè)的綜合技術水平有了大幅度提高,但與工業(yè)發(fā)達國家相比,仍存在階段性差距。進入二十一世紀,我國發(fā)展經濟的主導產業(yè)仍然是制造業(yè),特別是在我國加入世貿組織后,世界的制造中心就從發(fā)達國家遷移到了亞洲,我國有廉價的勞動力和廣大的消費市場,因此,我國工業(yè)要想發(fā)展,就需要有相應的技術和設備來支持。
機械工業(yè)是國民經濟的裝備工業(yè);是科學技術物化的基礎;是高新技術產業(yè)化的載體;是國防建設的基礎;是實現經濟快速增長的重要支柱;也是為提高人民生活質量、提供消費類機電產品的供應工業(yè)。它對國民經濟運行的質量和效益、產業(yè)結構的調整和優(yōu)化具有極其重要的作用。
2 機械行業(yè)的現狀及發(fā)展趨勢
隨著社會的發(fā)展,各種機械逐漸運用到各個行業(yè)中,不管是在農用、軍用、工用等方面,離開了機械的操作就談不上效率,因此,從某中角度上來說,一個國家的經濟實力、社會地位,和機械行業(yè)的發(fā)展是密不可分的。各工業(yè)化國家經濟發(fā)展的歷程表明,沒有強大的裝備制造業(yè),就不可能實現國民經濟的工業(yè)化、現代化和信息化[3]。目前裝備制造業(yè)發(fā)展滯后是制約我國經濟發(fā)展和產業(yè)升級的重要因素,加大結構調整力度,推進機械工業(yè)持續(xù)、健康、穩(wěn)定發(fā)展,對于轉變經濟增長方式,提高國民經濟整體素質,增強我國經濟的國際競爭力,保障國防安全等都具有重要而深遠的意義。
3 機械加工工藝規(guī)程制訂
3.1 機械加工工藝過程的定義
機械加工工藝過程是指用機械加工方法改變毛坯的形狀,尺寸,相對位置和性質等,使其成為成品或半成品的全過程。機械加工工藝過程直接決定零件及產品的質量和性能,對產品的成本、生產周期都有較大的影響,是整個工藝過程的重要組成部分。
3.2 機械加工工藝過程的組成
組成機械加工工藝過程的基本單元是工序。工序又是由安裝、工位、工步及走刀組成的。
⑴ 工序是指一個或一組工人,在一個工作地對同一個或同時對幾個工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程。工序是制定勞動定額、配備工人及機床設備、安排作業(yè)計劃和進行質量檢驗的基本單元。
⑵ 安裝是工件經一次裝夾后所完成的那一部分工序。
⑶ 當應用轉位(或移位)加工的機床(或夾具)進行加工時,在一次裝夾中,工件(或刀具)相對于機床要經過幾個位置依次進行加工,在每一個工作位置上所完成的那一部分工序,稱為工位。采用多工位加工可以減少裝夾的次數,減少裝夾誤差,提高生產率。
⑷ 工步是加工表面在切削刀具和切削用量(僅指主軸轉速和進給量)都不變的情況下所完成的那一部分工藝過程。
⑸ 在一個工步中,如果要切掉的金屬層很厚,可分幾次切削,每切削一次就稱為一次走刀。
3.3 機械加工工藝規(guī)程的定義
規(guī)定產品或零部件制造過程和操作方法等的工藝文件,稱為工藝規(guī)程,它是企業(yè)生產中的指導性技術文件。
3.4 機械加工工藝規(guī)程的作用及內容
機械加工工藝規(guī)程是生產準備工作的主要依據。根據它來組織原材料和毛坯的供應,進行機床調整,專用工藝裝備的設計與制造,編制生產作業(yè)計劃,調配勞動力,以及進行生產成本核算等。
機械加工工藝規(guī)程也是組織生產、進行計劃調度的依據。有了它就可以制定生產產品的進度計劃和相應的調度計劃,并能做到各工序科學地銜接,使生產均衡、順利,實現優(yōu)質、高產和低消耗。
機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片,是兩個主要的工藝文件。機械加工工藝過程卡片,是說明零件加工工藝過程的工藝文件。在單件、小批量生產中,以機械加工工藝過程卡片指導生產,過程卡的各個項目編制較為詳細。機械加工工序卡片是為每個工序詳細制定的,用于直接指導工人進行生產,多用于大批量生產的零件和成批生產中的重要零件。
3.5 制訂機械加工工藝規(guī)程的原則及步驟
在一定的生產條件下,以最少的勞動消耗和最低的費用,按計劃加工出符合圖紙要求的零件,是制訂機械加工工藝規(guī)程的基本原則。
制訂機械加工工藝規(guī)程的步驟如下:
①根據零件的生產綱領決定生產類型;
②分析零件加工的工藝性;
③選擇毛坯的種類和制造方法;
④擬訂工藝過程;
⑤工序設計;
⑥編制工藝文件。
4 夾具設計
4.1 夾具設計的意義
在機械行業(yè)中,如何去保證工件的高精度、加工的成本等實質性問題,一直是從事于機械行業(yè)人員研究的問題,其中在設計夾具的時候就要考慮以上問題,高效的夾具是工件高精度的保證,如何讓夾具更高效、更經濟,這是行業(yè)人急需要解決的。
隨著社會的發(fā)展,科技的不斷提高,各種高科技技術逐漸滲透到各個行業(yè),如何利用這些高科技為人類服務,如何充分利用這些高科技在機械行業(yè)中,這還需要機械行業(yè)人員不斷的努力,開拓創(chuàng)新。
隨著科學技術的發(fā)展,和社會市場需要,夾具的設計在逐步的超向柔性制造系統(tǒng)方向發(fā)展。迄今為止,夾具仍是機電產品制造中必不可缺的四大工具之一,刀具本身已高度標準化,用戶只需要按品種、規(guī)格選用采購。而模具和夾具則和產品息息相關,產品一有變化就需重新制作,通常是屬于專用性質的工具,模具已發(fā)展成為獨立的行業(yè);夾具在國內外也正在逐漸形成一個依附于機床業(yè)或獨立的小行業(yè)。 組合夾具不僅具有標準化、模塊化、組合化等當代先進設計思想,又符合節(jié)約資源的原則,更適合綠色制造的環(huán)境保護原理。所以是今后夾具技術的一個重要發(fā)展方向單位 。
機床夾具通常是指裝夾工件用的裝置:至于裝夾各種刀具用的裝置,則一般稱為“輔助工具”。輔助工具有時也廣義地包括在機床夾具的范圍內。按照機床夾具的應用范圍,一般可分為通用夾具,專用夾具和可調整式夾具等。
通用夾具是在普通機床上一般都附有通用夾具,如車床上的卡盤,銑床上的回轉工作臺,分度頭,頂尖座等。它們都一標準化了,具有一定的通用性,可以用來安裝一定形狀尺寸范圍內的各種工件而不需要進行特殊的調整。但是,在實際生產中,通用夾具常常不能夠滿足各種零件加工的需要;或者因為生產率低而必須把通用夾具進行適當的改進;或者由于工件的形狀,加工的要求等的不同須專門設計制造一種專用夾具,以解決生產實際的需要。
用夾具是為了適應某一工件的某一工序加工的要求而專門設計制造的,其功用主要有下列幾個方面:1.保證工件被加工表面主要包括加工工件所需要的機動時間和裝卸工件等所需要的輔助時間兩部分。2.采用專用夾具后,安裝工件和轉換工位的工作都可以大為簡化,不再需要畫線和找正,縮短了工序的輔助時間并且節(jié)省了畫線這個工序,從而提高了勞動生產率.在生產中由于采用了多工件平行加工的夾具,使同時加工的幾個工件的機動時間將與加工一個工件的機動時間相同。采用回轉式多工位連續(xù)加工夾具,可以在進行切削加工某個工件的同時,進行其它工件的裝卸工作,從而使輔助時間與機動時間相重合??傊?隨著專用夾具的采用和進一步改善,可以有效地縮短工序時間,滿足生產不斷發(fā)展的需要。3.采用專用夾具還能擴大機床的工藝范圍。例如在普通車床上附加鏜模夾具后,便可以代替鏜床工作;裝上專用夾具后可以車削成型表面等,以充分發(fā)揮通用機床的作用。4.減輕勞動強度,保障安全生產。根據生產需要,采用一些氣動,液壓或其它機械化,自動化程度較高的專用夾具,對于減輕工人的勞動強度,保障生產安全和產品的穩(wěn)質高產都有很大作用。加工大型工件時,例如加工車床床身上,下兩面上的螺孔,需要把床身工件翻轉幾次進行加工,勞動強度大而且不安全。采用電動回轉式鉆床家具后,就能夠達到提高生產效率,減輕勞動強度,保障生產安全的目的。
4.2 夾具的發(fā)展趨勢
工業(yè)設計是人類社會發(fā)展和科學技術進步的產物,從英國莫里斯的“工藝美術運動”,到德國的包豪斯設計革命以及美國的廣泛傳播與推廣,工業(yè)設計經過了醞釀,探索,形成,發(fā)展百余年的歷史滄桑。時至今日,工業(yè)設計已成為一門獨立的專業(yè)學科,并且有一套完整的研究體系。
1980年國際工業(yè)設計協(xié)會理事會(ICSID)給工業(yè)作了明確定義:“就批量生產的工業(yè)產品而言,憑借訓練,技術知識,經驗及視覺感受,而預示材料、結構、構造、形態(tài)、色彩、表面加工,裝飾以新的品質和規(guī)格,叫做工業(yè)設計。根據當時的具體情況,工業(yè)設計師應在上述工業(yè)產品全部側面或其中幾個方面進行工作,而且需要工業(yè)設計師對包裝、宣傳、展示,市場開發(fā)等問題的解決付出自己的技術知識和經驗以及視覺評價能力時,這也屬于工業(yè)設計的范疇”。
材料、結構、工藝是產品設計的物質技術基礎,一方面,技術制約著設計;另一方面,技術也推動著設計。從設計美學的觀點看,技術不僅僅是物質基礎還具有其本身的“功能”作用,只要善于應用材料的特性,予以相應的結構形式和適當的加工工藝,就能夠創(chuàng)造出實用,美觀,經濟的產品,即在產品中發(fā)揮技術潛在的“功能”。
任何設計都是時代的產物,它的不同的面貌,不同的特征反映著不同歷史時期的科學技術水平。技術是產品形態(tài)發(fā)展的先導,新材料,新工藝的出現,必然給產品帶來新的結構,新的形態(tài)和新的造型風格。材料,加工工藝,結構,產品形象有機地聯(lián)系在一起的,某個環(huán)節(jié)的變革,便會引起整個機體的變化。
現在,機械加工工藝及夾具隨著制造技術的發(fā)展也突飛猛進。機械加工工藝以各個工廠的具體情況不同,其加工的規(guī)程也有很大的不同。突破已往的死模式。使其隨著情況的不同具有更加合理的工藝過程。也使產品的質量大大提高。制定加工工藝雖可按情況合理制定,但也要滿足其基本要求:在保證產品質量的前提下,盡可能提高勞動生產率和降低加工成本。并在充分利用本工廠現有生產條件的基礎上,盡可能采用國內、外先進工藝技術和經驗。還應保證操作者良好的勞動條件。但我國現階段還是主要依賴工藝人員的經驗來編制工藝,多半不規(guī)定工步和切削用量,工時定額也憑經驗來確定,十分粗略,缺乏科學依據,難以進行合理的經濟核算
國際生產研究協(xié)會的統(tǒng)計表明,目前中、小批多品種生產的工件品種已占工件種類總數的85%左右?,F代生產要求企業(yè)所制造的產品品種經常更新?lián)Q代,以適應市場的需求與競爭。然而,一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具,一般在具有中等生產能力的工廠里,約擁有數千甚至近萬套專用夾具;另一方面,在多品種生產的企業(yè)中,每隔3~4年就要更新50~80%左右專用夾具,而夾具的實際磨損量僅為10~20%左右。特別是近年來,數控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)(FMS)等新加工技術的應用,對機床夾具提出了如下新的要求:
1)能迅速而方便地裝備新產品的投產,以縮短生產準備周期,降低生產成本;
2)能裝夾一組具有相似性特征的工件;
3)能適用于精密加工的高精度機床夾具;
4)能適用于各種現代化制造技術的新型機床夾具;
5)采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置,以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產率;
6)提高機床夾具的標準化程度。
現代機床夾具的發(fā)展趨勢主要表現為標準化、高效化、精密化和柔性化等四個方面。
利用更好的夾具,可以提高勞動生產率,提高加工精度,減少廢品,可以擴大機床的工藝范圍,改善操作的勞動條件。因此,夾具是機械制造中的一項重要的工藝裝備。一個好的夾具是加工出合格產品的首要條件,為了讓夾具有更好的發(fā)展,夾具行業(yè)應加強產、學、研協(xié)作的力度,加快用高新技術改造和提升夾具技術水平的步伐,創(chuàng)建夾具專業(yè)技術網站,充分利用現代信息和網絡技術,與時俱進地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術。主動與國外夾具廠商聯(lián)系,爭取合資與合作,引進技術,這是改造和發(fā)展我國夾具行業(yè)較為行之有效的途徑。
參考文獻
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安徽機電職業(yè)技術學院
畢業(yè)設計說明書
課題名稱:行程調速閥(E22XQ-10)
的測繪及閥體工藝工裝設計
系 (部) 機械工程系
專 業(yè) 機械設計與制造
班 級
姓 名
學 號
指導教師
目 錄
一、前言
二、零件的工藝分析
三、工藝的制定
1、確定毛坯的制造形式
2、基面的選擇傳
3、制定工藝路線
4、確定切削用量及基本工時
四、夾具的設計
1、問題的提出
2、定位基準的選擇
3、夾定位元件的設計
4、切削力及夾緊力計算
5、定位誤差分析
6、鉆套設計
7、夾具設計及操作簡要說明
總 結
致 謝
參考文獻
一、前 言
機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產品,并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產品既可以直接供人們使用,也可以為其它行業(yè)的生產提供裝備,社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產品。我們的生活離不開制造業(yè),因此制造業(yè)是國民經濟發(fā)展的重要行業(yè),是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講,機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。
行程調速閥閥體的工藝規(guī)程和鉆、擴、鉸Φ19H7孔、擴Φ19孔至Φ40深6的夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位,夾緊以及工藝路線安排,工藝尺寸確定等問題,并設計出專用夾具,保證零件的加工質量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論,又要注意生產實踐的需要,只有將各種理論與生產實踐相結合,才能很好的完成本次設計。
本次設計水平有限,其中難免有缺點錯誤,敬請老師們批評指正。
二、零件的工藝分析
行程調速閥閥體共有十四組加工表面,現分述如下:
1. 底面
2. 上端面
3. 2-Φ16H7孔、10.5、21的油槽及Φ18孔深6
4. Φ8孔、Φ15H7孔、Φ16
5. 前端面
6. 后端面
7. 右端面
8. 左端2-Φ20凸臺面
9. Φ19H7孔、Φ40深6
10. M19深2
11. 2-Φ8孔、4-Φ6孔及Φ1.5孔
12. 左端面2-Φ4孔、Φ10、Φ11.18、攻絲M14
13. 右端面Φ4孔
14. Φ1.5斜孔
三、工藝的制定
1、確定毛坯的制造形式
零件材料為鑄件,考慮到零件在工作過程中經常受到沖擊性載荷,采用這種材料零件的強度也能保證。由于零件成批生產,而且零件的輪廓尺寸不大,選用鑄造,鑄造精度為9級,能保證鑄件的尺寸要求,這從提高生產率和保證加工精度上考慮也是應該的。
行程調速閥閥體零件材料為HT300,毛坯重約2.5Kg。生產類型為大中批量生產,采用鑄造,9級精度組,加工余量等級F。
根據上述原始資料及加工工藝,分別確定各加工表面的加工余量,對毛坯初步設計如下:
1. 底面
底面表面粗糙度為Ra6.3,查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4,知鑄件機械加工余量Z=2.5mm.
2. 上端面
上端面粗糙度為Ra6.3,查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4,知鑄件機械加工余量Z=2.5mm.
3. 2-Φ16H7孔、10.5、21的油槽及Φ18孔深6
2-Φ16H7孔、10.5、21的油槽及Φ18孔深6,因孔的尺寸小于30,故采用實心鑄造。
4. Φ8孔、Φ15H7孔、Φ16
Φ8孔、Φ15H7孔、Φ16,因孔的尺寸小于30,故采用實心鑄造。
5. 前端面
前端面粗糙度為Ra6.3,查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4,知鑄件機械加工余量Z=2.5mm.
6. 后端面
后端面粗糙度為Ra6.3,查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4,知鑄件機械加工余量Z=2.5mm.
7. 右端面
右端面粗糙度為Ra6.3,查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4,知鑄件機械加工余量Z=2.5mm.
8. 左端2-Φ20凸臺面
左端2-Φ20凸臺面粗糙度為Ra6.3,查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4,知鑄件機械加工余量Z=2.5mm.
9. Φ19H7孔、Φ40深6
Φ19H7孔、Φ40深6,因孔的尺寸小于30,故采用實心鑄造。
10. M19深2
M19深2,因孔的尺寸小于30,故采用實心鑄造。
11. 2-Φ8孔、4-Φ6孔及Φ1.5孔
2-Φ8孔、4-Φ6孔及Φ1.5孔,因孔的尺寸小于30,故采用實心鑄造。
12. 左端面2-Φ4孔、Φ10、Φ11.18、M14
左端面2-Φ4孔、Φ10、Φ11.18、M14,因孔的尺寸小于30,故采用實心鑄造。
13. 右端面Φ4孔
右端面Φ4孔,因孔的尺寸小于30,故采用實心鑄造。
14. Φ1.5斜孔
Φ1.5斜孔,因孔的尺寸小于30,故采用實心鑄造。
2、 基面的選擇的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一,基面選擇的正確與合理,可以使加工質量得到保證,生產率得以提高。否則,不但使加工工藝過程中的問題百出,更有甚者,還會造成零件大批報廢,使生產無法進行。
粗基準選擇應當滿足以下要求:
1)如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面 之間的位置要求,應以不加工表面作為粗基準。如果在工件上有很多不需加工的表面,則應以其中與加工面位置精度要求較高的表面作粗基準。
2)如果必須首先保證工件某重要表面的加工余量均勻,應選擇該表面作精基準。
3)如需保證各加工表面都有足夠的加工余量,應選加工余量較小的表面作粗基準。
4)選作粗基準的表面應平整,沒有澆口、冒口、飛邊等缺陷,以便定位可靠。
5)粗基準一般只能使用一次,特別是主要定位基準,以免產生較大的位置誤差。
由上及對行程調速閥閥體的分析可知,選用上端面、前后端面及右端面作為定位粗基準。
精基準的選擇:
1) 用設計基準作為定位基準,實現“基準重合”,以免產生基準不重合誤差。
2) 當工件以某一組精基準定位可以較方便地加工很多表面時,應盡可能采用此組精基準定位,實現“基準統(tǒng)一”,以免生產基準轉換誤差。
3) 當精加工或光整加工工序要求加工余量盡量小而均勻時,應選擇加工表面本身作為精基準,即遵循“自為基準”原則。該加工表面與其他表面間的位置精度要求由先行工序保證。
4) 為獲得均勻的加工余量或較高 的位置精度,可遵循“互為基準”、反復加工的原則。
5) 有多種方案可供選擇時應選擇定位準確、穩(wěn)定、夾緊可靠,可使夾具結構簡單的表面作為精基準。
由上及零件圖知,選用底面及2-Φ16H7孔,作為定位精基準。
3、制定工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為成批生產的條件下,可以考慮采用通用機床配以專用夾具,并盡量使工序集中在提高生產率。
工序01:鑄造
工序02:人工時效
工序03:銑工件底面
工序04:銑工件上端面
工序05:鉆、擴、鉸2-Φ16H7孔、擴10.5、21的油槽及Φ18孔深6
工序06:鉆Φ8孔、擴、鉸Φ8孔至Φ15H7孔、擴Φ15孔至Φ16
工序07:銑工件前端面
工序08:銑工件后端面
工序09:銑工件右端面
工序10:銑左端2-Φ20凸臺面
工序11:鉆、擴、鉸Φ19H7孔、擴Φ19孔至Φ40深6
工序12:攻絲M19深2
工序13:鉆2-Φ8孔、4-Φ6孔及Φ1.5孔
工序14:鉆左端面2-Φ4孔、擴Φ4孔至Φ10、擴Φ10孔至Φ11.18、攻絲M14
工序15:鉆右端面Φ4孔
工序16:鉆Φ1.5斜孔
工序17:去毛刺
工序18:檢驗至圖紙要求并入庫
4、確定切削用量及基本工時
工序01:鑄造
工序02:人工時效
工序03:銑工件底面
1. 選擇刀具
刀具選取不重磨損硬質合金端銑刀,刀片采用YG8,
,,,。
2. 決定銑削用量
1) 決定銑削深度
2) 決定每次進給量及切削速度
根據X51型銑床說明書,其功率為為7.5kw,中等系統(tǒng)剛度。
根據表查出 ,則
按機床標準選?。?00n/min
當=800r/min時
=0.24800mm/r=640mm/r
按機床標準選取
3) 計算工時
切削工時:=102.5mm,,,則機動工時為
工序04:銑工件上端面
1. 選擇刀具
刀具選取不重磨損硬質合金端銑刀,刀片采用YG8,
,,,。
2. 決定銑削用量
1) 決定銑削深度
2) 決定每次進給量及切削速度
根據X51型銑床說明書,其功率為為7.5kw,中等系統(tǒng)剛度。
根據表查出 ,則
按機床標準選?。?00n/min
當=800r/min時
=0.24800mm/r=640mm/r
按機床標準選取
3) 計算工時
切削工時:=102.5mm,,,則機動工時為
工序05:鉆、擴、鉸2-Φ16H7孔、擴10.5、21的油槽及Φ18孔深6
工步一:鉆Φ15孔
1、加工條件
加工材料:HT300,鑄件。
工藝要求:孔徑d=15mm。通孔,精度H7,用乳化液冷卻。
機床:選用Z525鉆床和專用夾具。
2、選擇鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆頭(如圖3所示),其直徑d=15mm
鉆頭幾何形狀為(根據《切削用量手冊》表2.1及表2.2):標準鉆頭,,,后角,,橫刃長度,弧面長度。
3.選擇切削用量
(1)選擇進給量
按加工要求決定進給量:根據《切削用量手冊》表2.7,當鑄鐵硬度>200H
有。
(2)計算切削速度
根據《切削用量手冊》表2.15,當鑄鐵硬度=200~220HBS時, , 時,。
切削速度的修正系數為:,,,,
故
=
=477.7r/mm
根據Z525型鉆床技術資料(見《簡明手冊》表4.2-12)可選擇n=500r/mm,。
4.計算基本工時
根據公式
式中,,l=65mm,入切量及超切量由《切削用量手冊》表2.29查出,計算得,
L=(65+6)mm=71mm
故有: t==0.710min
工步二:擴Φ15孔至Φ15.8
利用擴孔鉆將Φ15孔至Φ15.8,根據有關手冊規(guī)定,擴鉆的切削用量可根據鉆孔的切削用量選取
根據機床說明書,選取
則主軸轉速為,并按鉆床說明書取,實際切削速度為
切削工時:,,,則機動工時為
工步三:鉸Φ15.8孔至Φ16H7
根據參考文獻Ⅳ表2-25,,,得
查參考文獻Ⅴ表4.2-2,按機床實際進給量和實際轉速,取,,實際切削速度。
切削工時:,,,則機動工時為
工步四:擴10.5、21的油槽
擴10.5、21的油槽,根據有關手冊規(guī)定,擴鉆的切削用量可根據鉆孔的切削用量選取
根據機床說明書,選取
則主軸轉速為,并按鉆床說明書取,實際切削速度為
切削工時:,,,則機動工時為
工步五:擴16孔至Φ18深6
利用擴孔鉆將Φ16孔至Φ18深6,根據有關手冊規(guī)定,擴鉆的切削用量可根據鉆孔的切削用量選取
根據機床說明書,選取
則主軸轉速為,并按鉆床說明書取,實際切削速度為
切削工時:,,,則機動工時為
工序06:鉆Φ8孔、擴、鉸Φ8孔至Φ15H7孔、擴Φ15孔至Φ16
工步一鉆Φ8孔
1、加工條件
加工材料:HT300,鑄件。
工藝要求:孔徑d=8mm。用乳化液冷卻。
機床:選用Z525鉆床和專用夾具。
2、選擇鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆頭(如圖3所示),其直徑d=8mm
鉆頭幾何形狀為(根據《切削用量手冊》表2.1及表2.2):標準鉆頭,,,后角,,橫刃長度,弧面長度。
3.選擇切削用量
(1)選擇進給量
按加工要求決定進給量:根據《切削用量手冊》表2.7,當鑄鐵硬度>200H
有。
(2)計算切削速度
根據《切削用量手冊》表2.15,當鑄鐵硬度=200~220HBS時, , 時,。
切削速度的修正系數為:,,,,
故
=
=537.4r/mm
根據Z525型鉆床技術資料(見《簡明手冊》表4.2-12)可選擇n=500r/mm,。
4.計算基本工時
根據公式
式中,,l=37mm,入切量及超切量由《切削用量手冊》表2.29查出,計算得,
L=(37+6)mm=43mm
故有: t==0.215min
工步二:擴Φ8孔至Φ14.8
利用擴孔鉆將Φ8孔至Φ14.8,根據有關手冊規(guī)定,擴鉆的切削用量可根據鉆孔的切削用量選取
根據機床說明書,選取
則主軸轉速為,并按鉆床說明書取,實際切削速度為
切削工時:,,,則機動工時為
工步三:鉸Φ14.8孔至Φ15H7
根據參考文獻Ⅳ表2-25,,,得
查參考文獻Ⅴ表4.2-2,按機床實際進給量和實際轉速,取,,實際切削速度。
切削工時:,,,則機動工時為
工步四:擴Φ15孔至Φ16
利用擴孔鉆將Φ15孔至Φ16,根據有關手冊規(guī)定,擴鉆的切削用量可根據鉆孔的切削用量選取
根據機床說明書,選取
則主軸轉速為,并按鉆床說明書取,實際切削速度為
切削工時:,,,則機動工時為
工序07:銑工件前端面
1. 選擇刀具
刀具選取不重磨損硬質合金端銑刀,刀片采用YG8,
,,,。
2. 決定銑削用量
1) 決定銑削深度
2) 決定每次進給量及切削速度
根據X51型銑床說明書,其功率為為7.5kw,中等系統(tǒng)剛度。
根據表查出 ,則
按機床標準選?。?00n/min
當=600r/min時
=0.24600mm/r=480mm/r
按機床標準選取
3) 計算工時
切削工時:=102.5mm,,,則機動工時為
工序08:銑工件后端面
1. 選擇刀具
刀具選取不重磨損硬質合金端銑刀,刀片采用YG8,
,,,。
2. 決定銑削用量
1) 決定銑削深度
2) 決定每次進給量及切削速度
根據X51型銑床說明書,其功率為為7.5kw,中等系統(tǒng)剛度。
根據表查出 ,則
按機床標準選?。?00n/min
當=600r/min時
=0.24600mm/r=480mm/r
按機床標準選取
3) 計算工時
切削工時:=102.5mm,,,則機動工時為
工序09:銑工件右端面
1. 選擇刀具
刀具選取不重磨損硬質合金端銑刀,刀片采用YG8,
,,,。
2. 決定銑削用量
1) 決定銑削深度
2) 決定每次進給量及切削速度
根據X51型銑床說明書,其功率為為7.5kw,中等系統(tǒng)剛度。
根據表查出 ,則
按機床標準選?。?00n/min
當=800r/min時
=0.24800mm/r=640mm/r
按機床標準選取
3) 計算工時
切削工時:=65mm,,,則機動工時為
工序10:銑左端2-Φ20凸臺面
1. 選擇刀具
刀具選取不重磨損硬質合金端銑刀,刀片采用YG8,
,,,。
2. 決定銑削用量
1) 決定銑削深度
2) 決定每次進給量及切削速度
根據X51型銑床說明書,其功率為為7.5kw,中等系統(tǒng)剛度。
根據表查出 ,則
按機床標準選?。?300
當=1300r/min時
=0.241300mm/r=1040mm/r
按機床標準選取
3) 計算工時
切削工時:=20mm,,,則機動工時為
工序11:鉆、擴、鉸Φ19H7孔、擴Φ19孔至Φ40深6
工步一鉆Φ17孔
1、加工條件
加工材料:HT300,鑄件。
工藝要求:孔徑d=17mm。用乳化液冷卻。
機床:選用Z525鉆床和專用夾具。
2、選擇鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆頭(如圖3所示),其直徑d=17mm
鉆頭幾何形狀為(根據《切削用量手冊》表2.1及表2.2):標準鉆頭,,,后角,,橫刃長度,弧面長度。
3.選擇切削用量
(1)選擇進給量
按加工要求決定進給量:根據《切削用量手冊》表2.7,當鑄鐵硬度>200H
有。
(2)計算切削速度
根據《切削用量手冊》表2.15,當鑄鐵硬度=200~220HBS時, , 時,。
切削速度的修正系數為:,,,,
故
=
=702.5r/mm
根據Z525型鉆床技術資料(見《簡明手冊》表4.2-12)可選擇n=700r/mm,。
4.計算基本工時
根據公式
式中,,l=40mm,入切量及超切量由《切削用量手冊》表2.29查出,計算得,
L=(40+6)mm=46mm
故有: t==0.164min
工步二:擴Φ17孔至Φ18.8
利用擴孔鉆將Φ17孔至Φ18.8,根據有關手冊規(guī)定,擴鉆的切削用量可根據鉆孔的切削用量選取
根據機床說明書,選取
則主軸轉速為,并按鉆床說明書取,實際切削速度為
切削工時:,,,則機動工時為
工步三:鉸Φ18.8孔至Φ19H7
根據參考文獻Ⅳ表2-25,,,得
查參考文獻Ⅴ表4.2-2,按機床實際進給量和實際轉速,取,,實際切削速度。
切削工時:,,,則機動工時為
工步四:擴Φ19孔至Φ40深6
利用擴孔鉆將Φ19孔至Φ40,根據有關手冊規(guī)定,擴鉆的切削用量可根據鉆孔的切削用量選取
根據機床說明書,選取
則主軸轉速為,并按鉆床說明書取,實際切削速度為
切削工時:,,,則機動工時為
工序12:攻絲M19深2
選擇M19mm高速鋼機用絲錐
等于工件螺紋的螺距,即
=838.1r/min
按機床選取
基本工時:
工序13:鉆2-Φ8孔、4-Φ6孔及Φ1.5孔
工步一:鉆2-Φ8孔
1、加工條件
加工材料:HT300,鑄件。
工藝要求:孔徑d=8mm。用乳化液冷卻。
機床:選用Z525鉆床和專用夾具。
2、選擇鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆頭(如圖3所示),其直徑d=8mm
鉆頭幾何形狀為(根據《切削用量手冊》表2.1及表2.2):標準鉆頭,,,后角,,橫刃長度,弧面長度。
3.選擇切削用量
(1)選擇進給量
按加工要求決定進給量:根據《切削用量手冊》表2.7,當鑄鐵硬度>200H
有。
(2)計算切削速度
根據《切削用量手冊》表2.15,當鑄鐵硬度=200~220HBS時, , 時,。
切削速度的修正系數為:,,,,
故
=
=537.4r/mm
根據Z525型鉆床技術資料(見《簡明手冊》表4.2-12)可選擇n=500r/mm,。
4.計算基本工時
根據公式
式中,,l=40mm,入切量及超切量由《切削用量手冊》表2.29查出,計算得,
L=(40+6)mm=46mm
故有: t==0.460min
工步二:鉆4-Φ6孔
1、加工條件
加工材料:HT300,鑄件。
工藝要求:孔徑d=6mm。用乳化液冷卻。
機床:選用Z525鉆床和專用夾具。
2、選擇鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆頭(如圖3所示),其直徑d=6mm
鉆頭幾何形狀為(根據《切削用量手冊》表2.1及表2.2):標準鉆頭,,,后角,,橫刃長度,弧面長度。
3.選擇切削用量
(1)選擇進給量
按加工要求決定進給量:根據《切削用量手冊》表2.7,當鑄鐵硬度>200H
有。
(2)計算切削速度
根據《切削用量手冊》表2.15,當鑄鐵硬度=200~220HBS時, , 時,。
切削速度的修正系數為:,,,,
故
=
=716.6r/mm
根據Z525型鉆床技術資料(見《簡明手冊》表4.2-12)可選擇n=700r/mm,。
4.計算基本工時
根據公式
式中,,l=40mm,入切量及超切量由《切削用量手冊》表2.29查出,計算得,
L=(40+6)mm=46mm
故有: t==0.658min
工步三:鉆Φ1.5孔
1、加工條件
加工材料:HT300,鑄件。
工藝要求:孔徑d=1.5mm。用乳化液冷卻。
機床:選用Z525鉆床和專用夾具。
2、選擇鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆頭(如圖3所示),其直徑d=1.5mm
鉆頭幾何形狀為(根據《切削用量手冊》表2.1及表2.2):標準鉆頭,,,后角,,橫刃長度,弧面長度。
3.選擇切削用量
(1)選擇進給量
按加工要求決定進給量:根據《切削用量手冊》表2.7,當鑄鐵硬度>200H
有。
(2)計算切削速度
根據《切削用量手冊》表2.15,當鑄鐵硬度=200~220HBS時, , 時,。
切削速度的修正系數為:,,,,
故
=
=1592.4r/mm
根據Z525型鉆床技術資料(見《簡明手冊》表4.2-12)可選擇n=1600r/mm,。
4.計算基本工時
根據公式
式中,,l=40mm,入切量及超切量由《切削用量手冊》表2.29查出,計算得,
L=(40+6)mm=46mm
故有: t==0.072min
工序14:鉆左端面2-Φ4孔、擴Φ4孔至Φ10、擴Φ10孔至Φ11.18、攻絲M14
工步一:鉆左端面2-Φ4孔
1、加工條件
加工材料:HT300,鑄件。
工藝要求:孔徑d=4mm。用乳化液冷卻。
機床:選用Z525鉆床和專用夾具。
2、選擇鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆頭(如圖3所示),其直徑d=4mm
鉆頭幾何形狀為(根據《切削用量手冊》表2.1及表2.2):標準鉆頭,,,后角,,橫刃長度,弧面長度。
3.選擇切削用量
(1)選擇進給量
按加工要求決定進給量:根據《切削用量手冊》表2.7,當鑄鐵硬度>200H
有。
(2)計算切削速度
根據《切削用量手冊》表2.15,當鑄鐵硬度=200~220HBS時, , 時,。
切削速度的修正系數為:,,,,
故
=
=1074.8r/mm
根據Z525型鉆床技術資料(見《簡明手冊》表4.2-12)可選擇n=1000r/mm,。
4.計算基本工時
根據公式
式中,,l=75mm,入切量及超切量由《切削用量手冊》表2.29查出,計算得,
L=(75+6)mm=81mm
故有: t==0.405min
工步二:擴Φ4孔至Φ10
利用擴孔鉆將Φ4孔至Φ10,根據有關手冊規(guī)定,擴鉆的切削用量可根據鉆孔的切削用量選取
根據機床說明書,選取
則主軸轉速為,并按鉆床說明書取,實際切削速度為
切削工時:,,,則機動工時為
工步三:擴Φ10孔至Φ11.18
利用擴孔鉆將Φ10孔至Φ11.18,根據有關手冊規(guī)定,擴鉆的切削用量可根據鉆孔的切削用量選取
根據機床說明書,選取
則主軸轉速為,并按鉆床說明書取,實際切削速度為
切削工時:,,,則機動工時為
工步四:攻絲M14深11
選擇M14mm高速鋼機用絲錐
等于工件螺紋的螺距,即
=1137.4r/min
按機床選取
基本工時:
工序15:鉆右端面Φ4孔
1、加工條件
加工材料:HT300,鑄件。
工藝要求:孔徑d=4mm。用乳化液冷卻。
機床:選用Z525鉆床和專用夾具。
2、選擇鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆頭(如圖3所示),其直徑d=4mm
鉆頭幾何形狀為(根據《切削用量手冊》表2.1及表2.2):標準鉆頭,,,后角,,橫刃長度,弧面長度。
3.選擇切削用量
(1)選擇進給量
按加工要求決定進給量:根據《切削用量手冊》表2.7,當鑄鐵硬度>200H
有。
(2)計算切削速度
根據《切削用量手冊》表2.15,當鑄鐵硬度=200~220HBS時, , 時,。
切削速度的修正系數為:,,,,
故
=
=1074.8r/mm
根據Z525型鉆床技術資料(見《簡明手冊》表4.2-12)可選擇n=1000r/mm,。
4.計算基本工時
根據公式
式中,,l=28.5mm,入切量及超切量由《切削用量手冊》表2.29查出,計算得,
L=(28.5+6)mm=34.5mm
故有: t==0.086min
工序16:鉆Φ1.5斜孔
1、加工條件
加工材料:HT300,鑄件。
工藝要求:孔徑d=1.5mm。用乳化液冷卻。
機床:選用Z525鉆床和專用夾具。
2、選擇鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆頭(如圖3所示),其直徑d=1.5mm
鉆頭幾何形狀為(根據《切削用量手冊》表2.1及表2.2):標準鉆頭,,,后角,,橫刃長度,弧面長度。
3.選擇切削用量
(1)選擇進給量
按加工要求決定進給量:根據《切削用量手冊》表2.7,當鑄鐵硬度>200H
有。
(2)計算切削速度
根據《切削用量手冊》表2.15,當鑄鐵硬度=200~220HBS時, , 時,。
切削速度的修正系數為:,,,,
故
=
=1592.4r/mm
根據Z525型鉆床技術資料(見《簡明手冊》表4.2-12)可選擇n=1600r/mm,。
4.計算基本工時
根據公式
式中,,l=40mm,入切量及超切量由《切削用量手冊》表2.29查出,計算得,
L=(40+6)mm=46mm
故有: t==0.072min
工序17:去毛刺
工序18:檢驗至圖紙要求并入庫
四、夾具的設計
為了提高勞動生產率,保證加工質量,降低勞動強度,需要設計專用夾具。有老師分配的任務,我被要求設計工序11:鉆、擴、鉸Φ19H7孔、擴Φ19孔至Φ40深6的夾具設計。
1、問題提出
本夾具主要用來鉆、擴、鉸Φ19H7孔、擴Φ19孔至Φ40深6,生產批量:中大比量,與其他面沒有任何位置度要求,故只考慮生產效率。
2、定位基準的選擇
以底面及2-Φ16孔來定位,底面與夾具體配合限制三個自由度,一個Φ16孔與心軸配合限制二個自由度,另一個Φ16孔與削邊銷配合限制一個自由度,共限制六個自由度,工件實現完全定位。
3、定位元件的設計
本工序選用的定位基準為底面及2-Φ16孔,所以相應的夾具上的定位元件應是一心軸、一削邊銷,夾具體。因此進行定位元件的設計主要是對心軸、削邊銷、夾具體進行設計。
4、切削力和夾緊力的計算
(1)鉆削力的計算
由于本道工序主要完成工藝孔的鉆孔加工,鉆削力。由《切削手冊》得:
鉆削力 式(5-2)
鉆削力矩 式(5-3)
式中:
代入公式(5-2)和(5-3)得
(2)夾緊力的計算
選用夾緊螺釘夾緊機 由
其中f為夾緊面上的摩擦系數,取
F=+G G為工件自重
夾緊螺釘: 公稱直徑d=8mm,材料45鋼 性能級數為6.8級
螺釘疲勞極限:
極限應力幅:
許用應力幅:
螺釘的強度校核:螺釘的許用切應力為
[s]=3.5~4 取[s]=4
得
滿足要求
經校核: 滿足強度要求,夾具安全可靠,
5、定位誤差分析
(1)移動時基準位移誤差
(式5-5)
式中: ———— 圓柱銷孔的最大偏差
———— 圓柱銷孔的最小偏差
————圓柱銷定位孔與定位銷最小配合間隙
代入(式5-5)得: =
=
(2) 轉角誤差
(式5-6)
式中: ———— 圓柱銷孔的最大偏差
———— 圓柱銷孔的最小偏差
———— 圓柱銷定位孔與定位銷最小配合間隙
———— 削邊銷孔的最大偏差
———— 削邊銷孔的最小偏差
———— 削邊銷定位孔與定位銷最小配合間隙
其中:
則代入(式5-6)得:
則:
代入(式5-5)得: =
=
6、鉆套設計
鉆、擴、鉸Φ19H7孔、擴Φ19孔至Φ40深6的加工需鉆,然后擴、鉸、再擴,因為鉆后還要擴、鉸、再擴,為了我們鉆后能及時的的攻絲。故選用快換鉆套(其結構如下圖所示)以減少更換鉆套的輔助時間。根據工藝要求:。即先用Φ17的麻花鉆鉆孔,根據GB1141—84的規(guī)定鉆頭上偏差為零,故鉆套孔徑為Φ17。再擴孔、鉸孔、最后再擴孔。
快換鉆套圖如下:
鉆套尺寸如下圖:
7、夾具設計及操作簡要說明
如前所述,在設計夾具時,應該注意提高勞動生產率避免干涉。應使夾具結構簡單,便于操作,降低成本。提高夾具性價比。本道工序為鉆床夾具選擇了螺旋夾緊機構。本工序為鉆切削余量小,切削力小,所以一般的螺旋夾緊機構就能達到本工序的要求。
裝配圖如下
夾具體如下:
總 結
設計是大學學習中最重要的一門科目,它要求我們把大學里學到的所有知識系統(tǒng)的組織起來,進行理論聯(lián)系實際的總體考慮,需把金屬切削原理及刀具、機床概論、公差與配合、機械加工質量、機床夾具設計、機械制造工藝學等專業(yè)知識有機的結合起來。同時也培養(yǎng)了自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既了解了基本概念、基本理論,又注意了生產實踐的需要,將各種理論與生產實踐相結合,來完成本次設計。
設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現,提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),更是在學完大學所學的所有專業(yè)課及生產實習的一次理論與實踐相結合的綜合訓練。這次設計雖然只有三個月時間,但在這三個月時間中使我對這次設計有了很深的體會。 這次設計使我以前所掌握的關于零件加工方面有了更加系統(tǒng)化和深入合理化的掌握。比如參數的確定、計算、材料的選取、加工方式的選取、刀具選擇、量具選擇等; 也培養(yǎng)了自己綜合運用設計與工藝等方面的知識; 以及自己獨立思考能力和創(chuàng)新能力得到更進一步的鍛煉與提高;再次體會到理論與實踐相結合時,理論與實踐也存在差異。
回顧起此次設計,至今我仍感慨頗多,的確,從選題到完成定稿,從理論到實踐,在整整一學期的日子里,可以說學到了很多很多的的東西,同時鞏固了以前所學過的知識,而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的,只有理論知識是遠遠不夠的,只有把所學的理論知識與實踐相結合起來,從理論中得出結論,才能真正的實用,在生產過程中得到應用。在設計的過程中遇到了許多問題,當然也發(fā)現了自己的不足之處,對以前所學過的知識理解得不夠深刻,掌握得不夠牢固,通過這次設計,讓自己把以前所學過的知識重新復習了一遍。
這次設計雖然順利完成了,也解決了許多問題,也碰到了許多問題,老師的辛勤指導下,都迎刃而解。同時,在老師的身上我也學得到很多額外的知識,在此我表示深深的感謝!同時,對給過我?guī)椭乃型瑢W和各位教研室指導老師再次表示忠心的感謝!
致 謝
這次設計使我收益不小,為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是,查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時,數據存在大量的重復和重疊,由于經驗不足,在選取數據上存在一些問題,不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見,在我遇到難題時給我指明了方向,最終我很順利的完成了畢業(yè)設計。
這次設計成績的取得,與指導老師的細心指導是分不開的。在此,我衷心感謝我的指導老師,特別是每次都放下她的休息時間,耐心地幫助我解決技術上的一些難題,他嚴肅的科學態(tài)度,嚴謹的治學精神,精益求精的工作作風,深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成,他都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜,他不僅在學業(yè)上給我以精心指導,同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷,除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外,他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣,并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
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